EP0110823B1 - Steckverbinder und Verfahren zum Anschliessen desselben - Google Patents

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EP0110823B1
EP0110823B1 EP83810498A EP83810498A EP0110823B1 EP 0110823 B1 EP0110823 B1 EP 0110823B1 EP 83810498 A EP83810498 A EP 83810498A EP 83810498 A EP83810498 A EP 83810498A EP 0110823 B1 EP0110823 B1 EP 0110823B1
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EP
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connector
contact ring
inner conductor
cable
ring
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Andreas Bosshard
Bernhard Lämmler
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Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
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    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • Y10T29/49123—Co-axial cable
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    • Y10T29/49174—Assembling terminal to elongated conductor
    • Y10T29/49179—Assembling terminal to elongated conductor by metal fusion bonding

Definitions

  • the present invention relates to a connector according to the preamble of independent claim 1 and a method for connecting the same according to the preamble of independent claim 6.
  • a polytetrafluoroethylene is proposed as the dielectric, which has been stretched and thus has a high proportion of air in a matrix-like structure.
  • the dielectric material is wrapped around the inner conductor.
  • the shielding reduces the radiation to a minimum.
  • the electrical values must also be guaranteed in the bend.
  • this is achieved in that a silver-plated copper foil has been overlapped on the dielectric layer and this first shield has been covered with a second shield made of braided silver-plated copper wire.
  • the cable constructed in this way is provided with a plastic outer jacket.
  • a method for connecting the connector is characterized in independent claim 6.
  • the coaxial cable 15 viewed from the inside out, consists of an inner conductor 20, a layer 21 of dielectric material, for example polytetrafluoroethylene, concentrically surrounding this inner conductor, and a first shield 22 made of silver-plated copper tape, which overlaps the layer 21 is, a second shield 23 made of a copper wire mesh and an outer jacket 24, for example also made of polytetrafluoroethylene.
  • dielectric material for example polytetrafluoroethylene
  • the coaxial connector 14 consists of the following individual parts: a nipple 1 with an external thread 1a, which is closely fitting on the outer jacket 24, a contact ring 2 with a radial bore 13, which can be designed as a through bore, a connector housing 3 with an internal thread complementary to the external thread la 3a and with a sleeve 3b at the end opposite the internal thread 3a, a plug dielectric 5 located in the sleeve 3b, and from a union nut 8.
  • a plug pin 4 with a tapered portion 11 has an axial cavity 12 for the inner conductor 20 of the inner end of the plug Coaxial cable 15 on.
  • the sleeve 3b and the plug dielectric 5 are also pierced diametrically. In the assembled state, this bore 10 is aligned with the tapered part 11 of the plug pin 4. This bore 10 is cast with epoxy resin, so that a radial centering support 9 is formed.
  • a snap ring 6 is inserted, which engages in a circumferential groove 8a in the inner wall of the union nut 8 and thus holds the union nut 8 freely rotatable with at most a limited axial play.
  • a seal 7 made of elastic material, such as rubber, is placed on a shoulder 3c on the outside of the sleeve 3b.
  • the inner conductor 20 of the coaxial cable 15 is soldered into the cavity 12 of the plug pin 4.
  • the contact ring 2 rests on the second shield 3 and is also soldered to it.
  • the holes 13 serve on the one hand to visually check the correct soldering, i.e. whether the soldering material has flowed correctly, and on the other hand steam and the gas of the flux can withdraw through these holes 13, so that the soldering material also has enough space to spread out.
  • the coaxial cable 15 is first cut to the exact length.
  • the cutting surface 24a must be flat.
  • the outer jacket 24 is cut in three places 31, 32, 33 all around. This creates an outer jacket section 36, a middle jacket section 35 and an inner jacket section 34 (FIG. 3).
  • the middle jacket section 35 is removed (FIG. 4) and the emerging braid of the second shield 23 is tinned. A soft solder melting at 180 ° is used for this, so that a tinned portion 37 is formed.
  • the outer jacket section 36 is removed and a shrink tube is pushed over the cable 15 prepared in this way ben (this is not shown).
  • Nipple 1 is now plugged from connector 14 onto outer jacket 24 (FIG. 5).
  • the contact ring 2 is then pushed onto the tinned portion 37 before the inner jacket section 34 is now removed and the contact ring 2 can be pushed as far as the outer jacket 24.
  • the structure according to FIG. 6 is thus obtained.
  • the contact ring 2 is soldered to the shield 23.
  • a soft solder melting at 180 ° is also used here.
  • the cable 15 is cut off about 1.8 mm in front of the contact ring 2 (FIG. 7), and then the cut surface is turned so that the contact ring 2 is shortened by 0.1-0.2 mm.
  • This procedure exposes the inner conductor 20 (FIG. 8) and the cable length can thus also be matched. This was previously not possible in such a simple manner with the known connectors.
  • the plug pin 4 is now soldered onto the inner conductor 20. This can advantageously be done by means of resistance soldering.
  • the cable is then inserted into the connector housing 3, and this is screwed to the nipple 1 (Fig. 10). In this state, the cable and its connection points can now be checked with the connector. If a shrink tube was pushed onto the cable in the phase according to FIG. 5, it can now be positioned correctly before it is shrunk with hot air at about 150 ° C.
  • the bore 10 has to be cast with epoxy resin and the resin has to be allowed to harden before the snap ring 6 can be inserted, the seal 7 and finally the union nut 8 can be put on.
  • the connector shown here can also be used. 3 to 10, the cable sheath is cut through with two cuts arranged at a distance from one another. The distance of the cuts should at least approximate the bend. Then the cable is bent with the smallest possible bending radius, the cable jacket is removed and at least the outer shield is tinned. This tinning is advantageously also carried out with solder that flows at 180 ° C. The resulting sheet can be covered with a shrink molding. In this way, an angled connection can be formed in a simple and cost-effective manner, in which the cable length can be adjusted and in which the electrical conditions are constant and manageable up to the connector transition into the connecting element.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Anschliessen desselben gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 6.
  • Im "Mikrowellen Magazin" Nr. 3, 1977, vergleicht die Firma GORE & Co. GmbH, D-8011 Putzbrunn bei München, ein flexibles Koaxialkabel mit einem Semi-Rigid-Kabel. Im Aufbau zeigt ein solches flexibles Koaxialkabel einen Innenleiter aus 19-fach verlitztem, versilbertem Kupfer. Die Verlitzung ergibt die geforderte Flexibilität und verhindert ein Wandern des Innenleiters innerhalb der dielektrischen Schicht beim Biegen.
  • Als Dielektrikum wird ein Polytetrafluoräthylen vorgeschlagen, das gestreckt wurde und damit bei einer matrizenähnlichen Struktur einen hohen Luftanteil aufweist. Zur Erzielung des notwendigen konzentrischen Aufbaus wird hier das dielektrische Material um den Innenleiter gewickelt.
  • Durch die Abschirmung wird bekanntlich die Abstrahlung auf ein Minimum reduziert. Bei flexiblen Koaxialkabeln müssen die elektrischen Werte auch in der Biegung gewährleistet sein. Bei dem beschriebenen Koaxialkabel wird dies dadurch erreicht, dass auf die dielektrische Schicht eine versilberte Kupferfolie überlappt gewickelt wurde und diese erste Abschirmung mit einer zweiten Abschirmung aus geflochtenem versilbertem Kupferdraht umfasst wurde. Zum Schluss wird das derart aufgebaute Kabel mit einem Kunststoff-Aussenmantel versehen.
  • In einer zweiten Veröffentlichung in derselben Zeitschrift "Mikrowellen Magazin" Nr. 4, 1980, wird darauf hingewiesen, dass eine neue Kabelkonstruktion neue Steckverbinder bedeutet. In keiner der beiden Veröffentlichungen ist ein solcher neuer Stecker mit über blosse Andeutungen hinausgehenden Merkmalen beschrieben.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Steckverbinder zu schaffen, der die besonderen Anforderungen von flexiblen Mikrowellen-Koaxialkabeln erfüllt.
  • Erfindungsgemäss wird dies durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht.
  • Ein Verfahren zum Anschliessen des Steckverbinders ist im unabhängigen Patentanspruch 6 gekennzeichnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Steckverbinders wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemässen Steckverbinders,
    • Fig. 2 dieselbe Schnittansicht wie Fig. 1 jedoch mit ebenfalls geschnitten dargestelltem Koaxialkabel,
    • Fig. 3 - 10 Ansichten eines Koaxialkabels mit verschiedenen Montagestufen des Steckverbinders gemäss Fig. 1 und 2.
  • Das Koaxialkabel 15 gemäss Fig. 2 besteht, von innen nach aussen betrachtet, aus einem Innenleiter 20, einer diesen Innenleiter konzentrisch umfassenden Schicht 21 aus dielektrischem Material, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, einer ersten Abschirmung 22 aus versilbertem Kupferband, das sich überlappend auf die Schicht 21 gewickelt ist, einer zweiten Abschirmung 23 aus einem Kupferdrahtgeflecht und einem Aussenmantel 24, beispielsweise auch aus Polytetrafluoräthylen.
  • Der Koaxial-Steckverbinder 14 besteht aus folgenden Einzelteilen: Einem auf dem Aussenmantel 24 eng anliegenden Nippel 1 mit einem Aussengewinde 1a, einem Kontaktring 2 mit einer radialen Bohrung 13, die als Durchgangsbohrung ausgeführt sein kann, einem Steckergehäuse 3 mit einem zum Aussengewinde la komplementären Innengewinde 3a und mit einer Hülse 3b an dem dem Innengewinde 3a gegenüberliegenden Ende, einem in der Hülse 3b befindlichen Steckerdielektrikum 5, sowie aus einer Ueberwurfmutter 8. Ein Steckerstift 4 mit einer verjüngten Partie 11 weist am steckerinneren Ende einen axialen Hohlraum 12 für den Innenleiter 20 des Koaxialkabels 15 auf. Die Hülse 3b und das Steckerdielektrikum 5 sind ebenfalls diametral durchbohrt. Diese Bohrung 10 fluchtet im zusammengebauten Zustand mit der verjüngten partie 11 des Steckerstiftes 4. Diese Bohrung 10 ist mit Epoxyharz vergossen, so dass eine radiale Zentrierstütze 9 gebildet ist.
  • In einer umlaufenden Nut 6a in der Aussenwand der Hülse 3b ist ein Sprengring 6 eingesetzt, der in eine umlaufende Nut 8a in der Innenwand der Ueberwurfmutter 8 eingreift und damit die Ueberwurfmutter 8 frei drehbar mit höchstens einem beschränkten axialen Spiel haltert. Schliesslich ist noch eine Dichtung 7 aus elastischem Material, wie Gummi, auf eine Schulter 3c auf der Aussenseite der Hülse 3b aufgelegt.
  • Im zusammengebauten Zustand gemäss Fig. 2 ist der Innenleiter 20 des Koaxialkabels 15 im Hohlraum 12 des Steckerstiftes 4 eingelötet. Der Kontaktring 2 liegt auf der zweiten Abschirmung 3 auf und ist mit dieser ebenfalls verlötet. Die Bohrungen 13 dienen einerseits zur optischen Kontrolle der richtigen Lötung, d.h., ob das Lötmaterial richtig geflossen ist, und anderseits kann Dampf und das Gas des Flussmittels durch diese Bohrungen 13 abziehen, so dass das Lötmaterial auch genügend platz hat, um sich auszubreiten.
  • Zum Anschliessen des Steckverbinders 14 an ein Koaxialkabel 15 wird das Koaxialkabel 15 zuerst auf die genaue Länge abgeschnitten. Die Schnittfläche 24a muss plan sein. Dann wird der Aussenmantel 24 an drei Stellen 31, 32, 33 rundherum eingeschnitten. Damit entstehen ein äusserer Mantelabschnitt 36, ein mittlerer Mantelabschnitt 35 und ein innerer Mantelabschnitt 34 (Fig. 3). Als nächstes wird der mittlere Mantelabschnitt 35 entfernt (Fig. 4) und das zutagetretende Geflecht der zweiten Abschirmung 23 wird verzinnt. Dazu wird ein bei 180° schmelzendes Weichlot verwendet, so dass eine verzinnte Partie 37 entsteht. Nun wird der äussere Mantelabschnitt 36 entfernt, und über das derart vorbereitete Kabel 15 wird ein Schrumpfschlauch geschoben (dieser ist nicht dargestellt). Vom Steckverbinder 14 wird nun der Nippel 1 auf den Aussenmantel 24 gesteckt (Fig. 5). Anschliessend wird der Kontaktring 2 auf die verzinnte Partie 37 geschoben, bevor nun der innere Mantelabschnitt 34 entfernt wird und der Kontaktring 2 bis zum Aussenmantel 24 hingeschoben werden kann. Damit wird der Aufbau gemäss Fig. 6 erhalten. In dieser Phase des Zusammenbaus wird der Kontaktring 2 mit der Abschirmung 23 verlötet. Auch hier wird ein bei 180° schmelzendes Weichlot verwendet. Nun wird das Kabel 15 etwa 1,8 mm vor dem Kontaktring 2 abgeschnitten (Fig. 7), und dann wird die Schnittfläche plangedreht, so dass der Kontaktring 2 um 0,1 - 0,2 mm gekürzt wird. Durch dieses Vorgehen wird der Innenleiter 20 freigelegt (Fig. 8) und damit kann auch die Kabellänge noch abgestimmt werden. Dies war bisher bei den bekannten Steckverbindern nicht in einer derart einfachen Weise möglich. Gemäss Fig. 9 wird nun der Steckerstift 4 auf den Innenleiter 20 gelötet. Dies kann vorteilhafterweise mittels Widerstandlöten geschehen.
  • Das Kabel wird daraufhin in das Steckergehäuse 3 eingeführt, und dieses wird mit dem Nippel 1 verschraubt (Fig. 10). In diesem Zustand kann nun das Kabel und dessen Verbindungsstellen mit dem Steckverbinder überprüft werden. Wenn ein Schrumpfschlauch in der Phase gemäss Fig. 5 auf das Kabel geschoben wurde, kann dieser nun richtig positioniert werden, bevor er mit Heissluft bei etwa 150° C geschrumpft wird.
  • Schliesslich muss noch die Bohrung 10 mit Epoxyharz vergossen und das Harz aushärten gelassen werden, bevor dann noch der Sprengring 6 eingesetzt, die Dichtung 7 und schlussendlich die Ueberwurfmutter 8 aufgesetzt werden kann. Für einen abgewinkelten Anschluss, wie er beispielsweise in der DE-A-29 09 577 beschrieben ist, lässt sich der hier dargestellte Steckverbinder ebenfalls verwenden. An dem mit dem Steckverbinder durch die Verfahrensschritte gemäss Fig. 3 bis 10 fertiggestellte Kabel wird mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Schnitte der Kabelmantel durchtrennt. Der Abstand der Schnitte soll wenigstens angenähert die Biegung einschliessen. Dann wird das Kabel mit dem kleinst möglichen Biegeradius gebogen, der Kabelmantel entfernt und wenigstens die äussere Abschirmung verzinnt. Diese Verzinnung wird vorteilhafterweise auch mit Lötzinn vorgenommen, das bei 180° C fliesst. Der entstandene Bogen kann zum Schluss noch mittels eines Schrumpfformteils abgedeckt werden. Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Winkelanschluss gebildet werden, bei dem die Kabellänge abgeglichen werden kann und bei dem die elektrischen Verhältnisse bis zum Stekkerübergang in das Anschlusselement gleichbleibend und beherrschbar sind.

Claims (9)

1. Steckverbinder für Koaxialkabel insbesondere für flexible Koaxialkabel, mit Innenleiter (20), Dielektrikums-Schicht (21), erster Abschirmung (22) aus sich überlappend gewickeltem Metallfolienband, zweiter Abschirmung (23) aus geflochtenem Draht und Aussenmantel (24), welcher Steckverbinder (14) einen mit dem Innenleiter (20) elektrisch leitend werbundenen Steckerstift (4), einen diesen auf wenigstens einem Teil seiner Länge umfassenden Isolator (5) und ein wenigstens mit einer der beiden Abschirmungen (22, 23) elektrisch leitend verbundenes Steckergehäuse (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrisch leitenden Verbindung des Steckergehäuse (3) mit den Abschirmungen (22, 23) eine die zweite Abschirmung (23) eng umfassende, zwischen einem, den Aussenmantel (24) umschliessenden Nippel (1) mit einer Aussengewindepartie (1a) und dem mit einer Innengewindepartie (3a) für eine Schraubverbindung mit dem Nippel (1) versehenen Steckergehäuse (3) klemmgehalterter Kontaktring (2) vorhanden ist, dessen Endfläche (25) in einer Ebene mit der Endfläche (26) der Dielektrikumsschicht (21) und den Schnittflächen der beiden Abschirmungen (22, 23) angeordnet ist, dass der Innenleiter (20) über die genannte Ebene hinausragt und in einem axialen Hohlraum (12) des Steckerstiftes (4) elektrisch leitend mit diesem verbunden ist, und dass das Steckergehäuse (3) eine die genannte Ebene überragende Hülse (3b) aufweist, an deren Aussenfläche eine Ueberwurfmutter (8) drehbeweglich und axial höchstens begrenzt verschiebbar gehaltert ist.
2. Steckverbinder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktring (2) wenigstens mit der zweiten Abschirmung (23) verlötet ist.
3. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktring (2) wenigstens eine radiale Bohrung (13) aufweist, um die Qualität der Lötstelle von Auge überprüfen zu können, sowie für den Gasaustritt während des Lötens.
4. Steckverbinder nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (4) mit dem Innenleiter (20) verlötet ist.
5. Steckverbinder nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse (3b) des Steckergehäuses (3) wenigstens eine radiale Bohrung (10) vorhanden ist, die den Isolator (5) durchdringt und mit einer Partie (11) des Steckerstiftes (4) mit geringerem Durchmesser fluchtet und dass diese radiale Bohrung (10) mit einem Epoxyharz (g) gefüllt ist.
6. Verfahren zum Anschliessen des Steckverbinders nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Einschneiden des Aussenmantels (24) an drei Stellen (31, 32, 33) im Anschlussbereich des Kabels (15) und Entfernen des mittleren Mantelabschnittes (35) zwecks Freilegung der zweiten Abschirmung (23) und Verzinnen dieser freigelegten Stelle der zweiten Abschirmung (23), durch Entfernen des äussersten Mantelabschnittes (36) und Aufschieben zuerst des Nippels (1) bis über den Aussenmantel (24) und dann des Kontaktringes (2), durch Entfernen des restlichen Mantelabschnittes (34) und Andrücken des Kontaktringes (2) an den Aussenmantel (24) und Verlöten des Kontaktringes (2) mit den Abschirmungen (22, 23), nachfolgendes Abschneiden des Kabels (15) kurz vor dem Kontaktring (2) und Plandrehen der Schnittfläche bis zum Innenleiter (20) mit gleichzeitiger Verkürzung des Kontaktringes (2), dann gekennzeichnet durch Aufbringen des Steckerstiftes (4) auf den Innenleiter (20) und Verlöten, ferner durch Aufsetzen des Steckergehäuses (3) auf das Kabel (15) und Verschrauben mit dem Nippel (1) und danach Vergiessen der Bohrung (10) im Steckergehäuse (3) mit Epoxyharz (9) und schliesslich durch Montieren der Ueberwurfmutter (8) mit Sprengring (6) und Dichtungsring (7).
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (15) im Abstand von etwa 1,8 mm vor dem Kontaktring (2) abgeschnitten wird, und dass beim Plandrehen der Kontaktring (2) um 0,1 - 0,2 mm verkürzt wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlöten des Kontaktringes (2) mit den Abschirmungen (22, 23) mittels Weichlot mit Schmelztemperatur von 180° erfolgt.
9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlöten des Steckerstiftes (4) mit dem Innenleiter (20) durch Widerstandslöten geschieht.
EP83810498A 1982-11-24 1983-10-31 Steckverbinder und Verfahren zum Anschliessen desselben Expired EP0110823B1 (de)

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CH6857/82 1982-11-24

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EP0110823A3 EP0110823A3 (en) 1987-02-04
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